虚拟现实技术在结构健康监测系统上的应用

摘要

大型工程结构，如桥梁、超高层建筑、大跨空间结构、大型水坝、核电站等，是关乎社会经济发展和人们生命财产安全的重要建筑物，其安全性、耐久性和正常使用功能受到越来越多的关注，结构健康监测的研究与结构健康监测系统的开发应运而生。 虚拟现实技术在结构健康监测系统上的应用是虚拟现实技术的一个重要的应用拓展，也是弥补传统的二维数据可视化系统不够直观以及过于抽象和专业化的有力手段。三维图形技术的使用，大大增强了人机交互的直观性，使复杂的事物变得形象生动，容易理解。在本课题以广州新电视塔结构健康监测系统为项目背景，以Microsoft Visual Studio．NET 2003为平台，综合运用MFC、OSG (Open Scene Graph)三维图形引擎、3D Studio MAX三维建模工具以及MFC ODBC数据库连接技术，设计开发了广州新电视塔结构健康监测三维可视化系统，将三维图形和二维数据曲线结合起来，不仅有利于更深入直观地掌握健康监测的结构状况，而且有利于更直观形象地展示结构健康监测系统的架构和工作原理。 本文研究了虚拟现实技术、虚拟场景建模技术、OSG三维图形引擎等系统开发技术的原理和使用方法，设计了完整的三维图形和二维数据曲线结合的系统架构，并阐述了各功能模块的主要实现方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究意义

1.2结构健康监测系统简介

1.3结构健康监测系统的发展现状

1.4项目背景

1.4.1广州新电视塔工程概况

1.4.2广州新电视塔结构健康监测系统的目的、意义和重要性

1.4.3广州新电视塔结构健康盗测系统简介

1.5本文内容

第二章 相关技术介绍

2.1虚拟现实技术

2.1.1虚拟现实技术概述

2.1.2虚拟现实的重要特征

2.1.3虚拟现实的分类

2.1.4虚拟现实技术的研究现状及主要应用领域

2.2虚拟现实建模技术

2.2.1虚拟现实建模的特点

2.2.2虚拟现实实体建模

2.2.3虚拟现实的三种建模技术

2.3三维图形引擎OpenSceneGraph

2.3.1三维开源引擎OpenSceneGraph(OSG)简介

2.3.2 OpenSceneGraph的特性

2.3.3 OpenSceneGraph的渲染过程

2.3.4 OpenSceneGraph软件包的组成

2.3.5 OpenSceneGraph程序开发的一般步骤

第三章系统架构设计

3.1系统目标

3.2系统功能划分

3.3系统层次结构

第四章三维模型构建

4.1 3D Studio MAX辅助三维建模工具

4.1.1 3D Studio MAX简介

4.1.2 3D Studio MAX建立模型的基本步骤

4.1.3三维模型转换

4.2建模流程

4.3模型构建

4.3.1三维地形

4.3.2电视塔模型

4.3.3监测设备模型

第五章三维场景交互设计

5.1 OSG与MFC

5.1.1 MFC的文档-视图体系结构

5.1.2 OSG和MFC系统框架

5.2模型加载和节点组织

5.2.1模型加载

5.2.2模型节点组织

5.3视图变换和矩阵操作器

5.3.1几何变换原理

5.3.2视图变换

5.3.3矩阵操作器的实现

5.4模型对象拾取

5.4.1鼠标事件处理

5.4.2交运算

5.4.3交运算结果的响应

第六章数据库连接和数据显示

6.1 MFC ODBC数据库连接技术

6.2结构健康监测系统数据传输流程与存储

6.3属性查询和实时数据显示

第七章总结与展望

参考文献

致 谢